铸造熔炼的节能和减排.ppt

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1、铸造熔炼的节能和减排现在学习的是第1页，共64页一、铸铁熔炼的发展方向一、铸铁熔炼的发展方向2现在学习的是第2页，共64页 1、铸铁熔炼设备介绍、铸铁熔炼设备介绍 1）冲天炉是目前铸铁熔炼的主要设备；）冲天炉是目前铸铁熔炼的主要设备；2）铸铁熔炼中感应电炉的应用起来越广泛；）铸铁熔炼中感应电炉的应用起来越广泛；3）冲天炉）冲天炉-感应电炉双联熔炼铸铁。感应电炉双联熔炼铸铁。3现在学习的是第3页，共64页 2、铸铁熔炼的基本要求、铸铁熔炼的基本要求1)铁液质量高铁液质量高铁液温度高，铁液化学成铁液温度高，铁液化学成分合格且稳定，氧化物夹杂物和气体少；分合格且稳定，氧化物夹杂物和气体少；2)熔化速

2、度快熔化速度快在同一时间、同一炉型、在同一时间、同一炉型、同一大小的炉子内熔炼出尽可能多的优同一大小的炉子内熔炼出尽可能多的优质铁液；质铁液；3)环境污染少环境污染少熔炼优质铁液以减少废品，熔炼优质铁液以减少废品，省电省焦以节省能源，除尘净化以减少省电省焦以节省能源，除尘净化以减少排污；排污；4现在学习的是第4页，共64页4)氧化烧损低氧化烧损低熔炼过程中尽能降低铁液熔炼过程中尽能降低铁液成分中铁、硅、锰等元素的烧损以保证成分中铁、硅、锰等元素的烧损以保证铁液质量，降低金属炉料和合金的用量，铁液质量，降低金属炉料和合金的用量，节约资源和能耗；节约资源和能耗；5)炉衬寿命长炉衬寿命长提高生产效率

3、，节能降耗；提高生产效率，节能降耗；6)操作条件好操作条件好降低劳动强度，优化生产环降低劳动强度，优化生产环境。境。5现在学习的是第5页，共64页3、铸铁熔炼中的节能降耗、减排防污的、铸铁熔炼中的节能降耗、减排防污的主要措施：主要措施：1）使用铸造焦；）使用铸造焦；2）推广节能风机；）推广节能风机；3）采用两排大间距冲天炉和水冷长炉龄冲天炉；）采用两排大间距冲天炉和水冷长炉龄冲天炉；4）安装消烟除尘装置；）安装消烟除尘装置；5）应用感应电炉和冲天炉）应用感应电炉和冲天炉-电炉双联熔炼铸铁；电炉双联熔炼铸铁；6）使用优质修炉材料；等等。）使用优质修炉材料；等等。6现在学习的是第6页，共64页二、

4、铸铁熔炼的优质高效与环境二、铸铁熔炼的优质高效与环境保护保护7现在学习的是第7页，共64页1、冲天炉的工作原理、冲天炉的工作原理 焦炭燃烧放出热量焦炭燃烧放出热量金属炉料受热金属炉料受热后加热熔化和过热后加热熔化和过热传热和熔化过程中传热和熔化过程中伴随的化学反应。伴随的化学反应。8现在学习的是第8页，共64页图图5-1 5-1 冲天炉主要结构简图冲天炉主要结构简图 1-除尘器除尘器 2-烟囱烟囱 3-送风系统送风系统 4-前炉前炉 5-出渣口出渣口 6-出铁口出铁口 7-支柱支柱 8-炉底板炉底板 9-加料口加料口9现在学习的是第9页，共64页现在学习的是第10页，共64页2、优质铸造焦是熔

5、炼优质铁液的首、优质铸造焦是熔炼优质铁液的首要条件要条件11现在学习的是第11页，共64页1）有关铸造焦的相关标准的评述）有关铸造焦的相关标准的评述12现在学习的是第12页，共64页表表12-1铸造化铁炉用焦（铸造化铁炉用焦（JB/Z 71-64）指指 标标 名名 称称焦焦 炭炭 级级 别别ZJ-1ZJ-2ZJ-3 1.湿度（湿度（%）不大于不大于4.04.04.02.灰分灰分(%)平均含量平均含量 8 1010121416极限含量极限含量3.含硫量含硫量平均含量平均含量 0.450.60.81.01.01.2极限含量极限含量 4.挥发分挥发分 不大于不大于1.51.51.55.机械强度（公斤

6、）机械强度（公斤）平均值平均值310280310280310280 (焦炭在转鼓内残留量焦炭在转鼓内残留量)极限值极限值6.焦粉含量；粒度焦粉含量；粒度802类类60803类类60显气孔率显气孔率(%)不大于不大于404545碎焦率碎焦率40mm(%)不大于不大于44414现在学习的是第14页，共64页2）冲天炉对焦炭质量的主要要求）冲天炉对焦炭质量的主要要求 (1)固定碳含量高；固定碳含量高；(2)含硫量、挥发分量和灰分量低；含硫量、挥发分量和灰分量低；(3)强度高；强度高；(4)块度合适；块度合适；(5)反应性低。反应性低。15现在学习的是第15页，共64页 固定碳是焦炭的基本可燃物质。我

7、固定碳是焦炭的基本可燃物质。我国优质焦的固定碳达到国优质焦的固定碳达到90%以上，铸造用以上，铸造用焦的固定碳一般为焦的固定碳一般为85%90%。在燃烧过。在燃烧过程中，固定碳燃烧放出的热量是冲天炉熔炼程中，固定碳燃烧放出的热量是冲天炉熔炼的主要热量来源。因此焦炭中固定碳的高低，的主要热量来源。因此焦炭中固定碳的高低，标志着焦炭发热量的大小。标志着焦炭发热量的大小。16现在学习的是第16页，共64页 灰分是焦炭中不燃烧的矿物杂质。灰分是焦炭中不燃烧的矿物杂质。如果焦炭中灰分高，则固定碳量就会降如果焦炭中灰分高，则固定碳量就会降低，使焦炭发热量减小，焦炭中灰分高低，使焦炭发热量减小，焦炭中灰分高

8、还会使炉渣增多，吸收大量的热量并给还会使炉渣增多，吸收大量的热量并给操作带来一定的困难。故冲天炉所用焦操作带来一定的困难。故冲天炉所用焦炭灰分含量应愈低愈好，铸造用焦灰分炭灰分含量应愈低愈好，铸造用焦灰分（质量分数）应（质量分数）应10%，最好，最好8%。17现在学习的是第17页，共64页 焦炭中的硫，主要以焦炭中的硫，主要以FeS（黄铁矿）（黄铁矿）的形式存在于焦炭中。硫燃烧生成的形式存在于焦炭中。硫燃烧生成SO2和和H2S等，对人体健康有害。在化铁时，等，对人体健康有害。在化铁时，FeS等易被铁液吸收，使铁液含硫量增加。等易被铁液吸收，使铁液含硫量增加。因一般酸性冲天炉不能脱硫，所以要求焦

9、因一般酸性冲天炉不能脱硫，所以要求焦炭中含硫量愈低愈好，最好炭中含硫量愈低愈好，最好WS0.6%。18现在学习的是第18页，共64页 挥发分是焦化过程中残留下来的挥发分是焦化过程中残留下来的H2、CH4等物质。铸造焦希望挥发分含等物质。铸造焦希望挥发分含量愈低愈好。我国焦炭挥发分（质量分量愈低愈好。我国焦炭挥发分（质量分数）一般数）一般2%。19现在学习的是第19页，共64页 水分也是焦炭中无益部分。如果水分也是焦炭中无益部分。如果使用潮湿多水的焦炭，不但会引起铁液使用潮湿多水的焦炭，不但会引起铁液温度的降低，而且还会影响铸件的质量。温度的降低，而且还会影响铸件的质量。一般冲天炉用焦的水分（质

10、量分数）应一般冲天炉用焦的水分（质量分数）应控制在控制在4%以内。以内。20现在学习的是第20页，共64页 焦炭发热量可利用焦炭组成的分析结果。焦炭发热量可利用焦炭组成的分析结果。作近似的计算，其公式为：作近似的计算，其公式为：Q低低=340001-(WA+WW)式中式中WA焦炭中的灰分；焦炭中的灰分；WW焦炭中的水分。焦炭中的水分。一般每一般每kg焦炭的发热量焦炭的发热量2800030000kJ。21现在学习的是第21页，共64页焦炭的反应性焦炭的反应性 焦炭的反应性是指焦炭与炉气中的焦炭的反应性是指焦炭与炉气中的CO2反应生成反应生成CO的能力。铸造用焦炭的能力。铸造用焦炭的反应能力要求控

11、制在的反应能力要求控制在15%25%左右。即要求反应性要低。左右。即要求反应性要低。22现在学习的是第22页，共64页 焦炭机械强度焦炭机械强度 冲天炉用的焦炭，冲天炉用的焦炭，必须要有足够的机械强度，以承受料柱的必须要有足够的机械强度，以承受料柱的压力及炉料的冲击作用，防止因焦炭破碎压力及炉料的冲击作用，防止因焦炭破碎而阻塞气流通道，影响炉内焦炭的正常燃而阻塞气流通道，影响炉内焦炭的正常燃烧。按国家标准烧。按国家标准GB2006-80规定，焦炭的规定，焦炭的机械强度用转鼓实验进行测定。机械强度用转鼓实验进行测定。23现在学习的是第23页，共64页 焦炭的块度焦炭的块度 焦炭的块度对冲天炉焦炭

12、的块度对冲天炉熔炼的影响也很大。焦炭块度应与冲天熔炼的影响也很大。焦炭块度应与冲天炉炉径大小相适。块度大小还应力求均炉炉径大小相适。块度大小还应力求均匀。匀。24现在学习的是第24页，共64页 表表5-3 推荐焦炭块度推荐焦炭块度炉膛直径（mm）5006007009001100 13001500底焦块度（mm）6010080120100150120300层焦块度（mm）408040100601207015025现在学习的是第25页，共64页3）冲天炉熔炼过程中使用焦炭的一）冲天炉熔炼过程中使用焦炭的一些工艺规范些工艺规范26现在学习的是第26页，共64页冲天炉底焦高度的决定冲天炉底焦高度的决定

13、 冲天炉底焦的正常高度随炉子类型、冲天炉底焦的正常高度随炉子类型、炉料状况和供风条件而异，大致变动在炉料状况和供风条件而异，大致变动在7002000毫米以上。炉子愈大，底焦高毫米以上。炉子愈大，底焦高度也愈高。例如，卡腰三节炉的底焦高度为度也愈高。例如，卡腰三节炉的底焦高度为700900毫米；毫米；210吨吨/小时多排小风口小时多排小风口冲天炉的底焦高度为冲天炉的底焦高度为9001800；4.510吨吨/小时两排大排距冲天炉的底焦小时两排大排距冲天炉的底焦高度为高度为15002000毫米。但到目前为止，毫米。但到目前为止，还没有计算底焦高度的一般公式。还没有计算底焦高度的一般公式。27现在学习

14、的是第27页，共64页表表8-6 三排小风口冲天炉开炉时的底焦高度三排小风口冲天炉开炉时的底焦高度炉膛直径炉膛直径/mm5006507009001100底焦高度底焦高度/mm1200125013001350135014001400150015001600表表7-2 冲天炉炉膛内径经验数据（仅供参考冲天炉炉膛内径经验数据（仅供参考）熔化率熔化率/th-1123571015炉膛内径炉膛内径/mm500600700900100012001500 表表7-6 前炉容量前炉容量冲天炉熔化率冲天炉熔化率/th-12357前炉容量前炉容量/t1223355728现在学习的是第28页，共64页 表表7-4 曲

15、线炉膛冲天炉有效高度与熔化率的对应关系（供参考）曲线炉膛冲天炉有效高度与熔化率的对应关系（供参考）熔化率熔化率/th-1123571015有效高度有效高度/mm 3500400049005700610063007600表表7-5 炉子大小与每排风口的个数炉子大小与每排风口的个数熔化率熔化率/th-11235风口个数风口个数/个个46668829现在学习的是第29页，共64页表表16-4 工频炉的平均熔化率（参考数据）工频炉的平均熔化率（参考数据）工频炉容工频炉容 （吨）（吨）0.150.250.501.01.510.0 平均熔化平均熔化（吨（吨/小时）小时）0.0750.100.100.150

16、.200.300.350.500.500.754.05.0 双联熔炼是以较低的能量耗费，获得高温优质铁水双联熔炼是以较低的能量耗费，获得高温优质铁水的行之有效的铸铁熔炼方法。这种方法目前正在国内迅的行之有效的铸铁熔炼方法。这种方法目前正在国内迅速发展。速发展。30现在学习的是第30页，共64页3、使用节能风机、力求风焦平衡、使用节能风机、力求风焦平衡1）冲天炉使用风机的选择；）冲天炉使用风机的选择；2）冲天炉所需风量的计算；）冲天炉所需风量的计算；3）冲天炉风焦平衡的特点。）冲天炉风焦平衡的特点。31现在学习的是第31页，共64页 风机风机 10t/h以下冲天炉一般选用高压离以下冲天炉一般选用

17、高压离心式专用风机，风机的参数如表心式专用风机，风机的参数如表5-1所所示。示。32现在学习的是第32页，共64页表表5-1 HTD高效冲天炉专用风机参数高效冲天炉专用风机参数风机型号风机型号主机主要参数主机主要参数配用化铁炉配用化铁炉 （t/h）风量风量（m3/min）风压风压（Pa）轴功率轴功率（kw）电机功率电机功率（kw）HTD12-111270932.15.50.5HTD20-1120111455.17.51HTD35-12351215910.4152HTD50-11501317214.318.53HTD50-12501519816.722333现在学习的是第33页，共64页表表5-

18、1 HTD高效冲天炉专用风机参数高效冲天炉专用风机参数风机型号风机型号主机主要参数主机主要参数配用化铁炉配用化铁炉 （t/h）风量风量（m3/min）风压风压（Pa）轴功率轴功率（kw）电机功率电机功率（kw）HDT85-21852026537.6455HTD85-22852431843.7555HTD120-211202533164.2757HTD150-211502837188.91101034现在学习的是第34页，共64页 在冲天炉熔化率，碳耗量和炉气燃烧比已知的条在冲天炉熔化率，碳耗量和炉气燃烧比已知的条件下，就可以算出冲天炉的风量。由此得出算式为件下，就可以算出冲天炉的风量。由此得出

19、算式为 （5-34）在公式（在公式（5-34）中，并未计及炉气中的自由氧。）中，并未计及炉气中的自由氧。在考虑炉气中的自由氧时，可按下式计算在考虑炉气中的自由氧时，可按下式计算（5-35）35现在学习的是第35页，共64页图图8-31 8-31 冲天炉网状特性曲线图冲天炉网状特性曲线图现在学习的是第36页，共64页4、保证铁液温度高可减少铁水氧化和硅锰等元素烧损1）铁水氧化的原因及预防措施；）铁水氧化的原因及预防措施；2）硅锰元素烧损的原因及预防措施；）硅锰元素烧损的原因及预防措施；3）铁液成分的氧化烧损和铸件质量的关系）铁液成分的氧化烧损和铸件质量的关系。37现在学习的是第37页，共64页表

20、表5-9 常见元素在冲天炉熔炼过程中的增减率常见元素在冲天炉熔炼过程中的增减率(%)增减情况增减情况C SMnSiP 炉料炉料C3.6%极限范围极限范围+(060)-(010)+(25100)-(1050)-(040)0一般范围一般范围+(540)-(38)+(5075)-(1520)-(1015)0增减情况增减情况CrMoCuNiVTi极限范围极限范围-(020)-(010)-(03)-(03)/一般范围一般范围-(812)-(34)-(12)-(12)-(3040)-(4050)以钒钛生铁形式加入以钒钛生铁形式加入38现在学习的是第38页，共64页 上述六个反应，除最后一个为吸热反应以外，

21、其余都是上述六个反应，除最后一个为吸热反应以外，其余都是放热反应。放热反应。39现在学习的是第39页，共64页5、铁液质量与铸件成品率和节能降耗、铁液质量与铸件成品率和节能降耗的关系的关系1)铁液质量高的基本要求之一是铁液温度高；铁液质量高的基本要求之一是铁液温度高；2)铁液温度高能有效地减少夹杂物和气体，铁液温度高能有效地减少夹杂物和气体，并满足浇注工艺需要；并满足浇注工艺需要；3)明显的直接的效果是提高铸件质量和降低明显的直接的效果是提高铸件质量和降低废品率；废品率；4)降低废品率带来的最终结果是经济效益和降低废品率带来的最终结果是经济效益和降低能耗。降低能耗。40现在学习的是第40页，共

22、64页三、冲天炉用除尘装置三、冲天炉用除尘装置41现在学习的是第41页，共64页1、冲天炉熔炼过程中产生的污染源冲天炉熔炼过程中产生的污染源 1）冲天炉尘粒的成分；）冲天炉尘粒的成分；2）冲天炉烟气的成分；）冲天炉烟气的成分；3）冲天炉炉气的温度；）冲天炉炉气的温度；4）炉料准备和输运中产生的粉尘。）炉料准备和输运中产生的粉尘。42现在学习的是第42页，共64页表表2-18 冲天炉尘粒的成分冲天炉尘粒的成分 成分成分SiO2CaOAl2O3MgOFeO(Fe2O3Fe)MnO 烧蚀量烧蚀量 含量含量（%）20403624131216122050 表表2-19 冲天炉烟气的成分冲天炉烟气的成分成

23、分成分COSO2HF灰尘灰尘含量含量(g/m3)907203.5515040056001240043现在学习的是第43页，共64页 冲天炉排烟温度在炉内料位不冲天炉排烟温度在炉内料位不变，无炉头明火的情况下，温度平均变，无炉头明火的情况下，温度平均约约100左右。左右。44现在学习的是第44页，共64页 大约每吨铁水产生大约每吨铁水产生0.510kg的的灰尘，相当于平均含尘浓度灰尘，相当于平均含尘浓度0.56g/Nm3，高时达，高时达10 g/Nm3。45现在学习的是第45页，共64页冲天炉内炉气的组成冲天炉内炉气的组成 冲天炉加料口炉气成分的大致波动范围为：冲天炉加料口炉气成分的大致波动范围

24、为：炉气成分炉气成分CO2CON2O2H2OSO2体积体积%1019172707611.51.5与上列成分相应的炉气燃烧比大致波动在与上列成分相应的炉气燃烧比大致波动在40-90%40-90%46现在学习的是第46页，共64页 在铸造生产过程中，焦炭用量很大，在焦炭的贮、运、筛选过程中均产生一定的粉尘。如果不采取任何防尘措施，90t车皮卸料时，每班在建筑物构件上积尘可达1t左右。操作区15m内粉尘浓度可达100mg/m3。铁合金和溶剂在破碎加工过程中会产生一定量的粉尘，在设备附近的含尘浓度会有101277mg/m347现在学习的是第47页，共64页2、冲天炉除尘防烟的措施、冲天炉除尘防烟的措施

25、1）烟气的冷却；）烟气的冷却；2）烟气的净化；）烟气的净化；3）炉气余热的利用；）炉气余热的利用；4）铁水处理时的排烟。铁水处理时的排烟。48现在学习的是第48页，共64页3、冲天炉用除尘装置举例、冲天炉用除尘装置举例49现在学习的是第49页，共64页现在学习的是第50页，共64页现在学习的是第51页，共64页现在学习的是第52页，共64页四、冲天炉设备和熔炼技术的改进与四、冲天炉设备和熔炼技术的改进与环境保护环境保护1、节能环保冲天炉、节能环保冲天炉2、多程管式烟囱高温热风冲天炉、多程管式烟囱高温热风冲天炉3、两排大间距冲天炉、两排大间距冲天炉4、水冷长炉龄冲天炉、水冷长炉龄冲天炉5、冲天炉

26、结构和熔炼工艺的改进、冲天炉结构和熔炼工艺的改进6、冲天炉用耐火材料的改进、冲天炉用耐火材料的改进53现在学习的是第53页，共64页五、铸铁熔炼中感应电炉的应用五、铸铁熔炼中感应电炉的应用54现在学习的是第54页，共64页 1、感应电炉的应用使铁液质量和减排防、感应电炉的应用使铁液质量和减排防污的能力大大提高污的能力大大提高 1）感应电炉熔炼的特点；）感应电炉熔炼的特点；2）感应电炉熔炼和节能低耗的关系；）感应电炉熔炼和节能低耗的关系；3）感应电炉熔炼和减排防污的关系。）感应电炉熔炼和减排防污的关系。55现在学习的是第55页，共64页现在学习的是第56页，共64页2、感应电炉的熔炼特性和操作、

27、感应电炉的熔炼特性和操作1）中频感应电炉的特点）中频感应电炉的特点2）中频感应电炉的熔炼特性）中频感应电炉的熔炼特性3）中频感应电炉的操作注意事项）中频感应电炉的操作注意事项57现在学习的是第57页，共64页3.1）熔炼初期金属炉料的加入）熔炼初期金属炉料的加入3.2）金属炉料的追加和增碳剂的添加）金属炉料的追加和增碳剂的添加3.3）硅铁的添加）硅铁的添加3.4）残留铁液的熔炼）残留铁液的熔炼3.5）合金铸铁的熔炼）合金铸铁的熔炼58现在学习的是第58页，共64页3.6）其它注意事项）其它注意事项 与工频感应电炉熔炼时一样，也会产与工频感应电炉熔炼时一样，也会产生由于熔炼温度过高和在炉内保温时

28、间过生由于熔炼温度过高和在炉内保温时间过长而导致的材质硬脆，白口增大及由于增长而导致的材质硬脆，白口增大及由于增碳剂含氮过高或加入量过多而引起的氮气碳剂含氮过高或加入量过多而引起的氮气孔问题，应给予重视。孔问题，应给予重视。59现在学习的是第59页，共64页3、冲天炉、冲天炉感应电炉双联熔炼感应电炉双联熔炼1）双联熔炼工艺的优点；）双联熔炼工艺的优点；2）双联熔炼和环保的关系；）双联熔炼和环保的关系；3）双联熔炼中应注意的问题。）双联熔炼中应注意的问题。60现在学习的是第60页，共64页采用双联熔炼工艺的优点是采用双联熔炼工艺的优点是：(1)获得高温低硫铁液；获得高温低硫铁液；(2)缓解冲天炉

29、熔炼与生产需要量间的矛盾；缓解冲天炉熔炼与生产需要量间的矛盾；(3)可在保温炉内调整铁水成分；可在保温炉内调整铁水成分；(4)降低铁液成本，取得较好的经济效益。降低铁液成本，取得较好的经济效益。61现在学习的是第61页，共64页表表1 几种铸铁熔化炉热效率比较（几种铸铁熔化炉热效率比较（%）熔炉种类熔炉种类用于加热和融化用于加热和融化用于铁液过热用于铁液过热冲天炉冲天炉607电弧炉电弧炉7525感应炉感应炉606062现在学习的是第62页，共64页表表2 几种铸铁熔化炉能源成本（美元几种铸铁熔化炉能源成本（美元/t铁水）铁水）熔炉种类熔炉种类预热和熔化预热和熔化铁液过热铁液过热总成本总成本冲天炉冲天炉2.73.15.8电弧炉电弧炉3.81.65.4感应炉感应炉4.70.65.3冲天炉冲天炉电弧炉电弧炉2.61.64.2冲天炉冲天炉感应炉感应炉2.60.63.263现在学习的是第63页，共64页表表3 集中铸铁熔化炉过热费用集中铸铁熔化炉过热费用比较（由比较（由13801530）（美元）（美元）熔炉种类熔炉种类费用费用冲天炉冲天炉过热过热150耗焦耗焦80kg/t铁水铁水3.06感应炉感应炉过热过热150电费电费60千瓦小时千瓦小时0.6064现在学习的是第64页，共64页